专利名称：多处理器系统之机壳隔间结构的制作方法
多处理器系统之机壳隔间结构技术领域：
本发明系关于机壳隔间架构，特别是一种多处理器系统之机壳隔间架构。背景技术：
机壳空间的安排对于计算系统而言一直是一重要的问题。通常而言，物理 硬件架构决定机壳的空间安排。且相对于机壳需求而提供必要的操作支持予涉 及计算系统之全部电子单元及模块。因此，精心设计的硬件架构往往伴随一相 符的机壳，其具有优良的隔间架构。针对一多处理器系统，其具有设置于复数印刷电路板上之处理器而言，传 统电子包围的设计需要一复杂且昂贵的内部机壳，具有许多线路电缆在其中， 以提供操作的支持予电子组件。而对于不同输入/输出装置及储存单元的需求， 包含为散热而增加空气流动之热交换，更增加了系统设计上的复杂性。整个系 统的复杂程度增加了，并且在某些情况下限制住了机壳各方面及内部结构的外 观设计选择。 一例为提供中央内连结板的困难。由于在组合的机壳中存取困难 或无法存取，先前技术中大部份背板及中板的设计无法适用。另一例为由于替 换了系统的不同部分造成阻碍，亦无法提供各种组件足够的散热及气流。除此 之外， 一旦若需安装很多各种功能卡，满足冷却、机能性及硬件的稳定性的各 方面需求将更困难。而对高阶系统而言，弹性是另一项重要的议题。基本上，在硬件架构方面，有两个主要因素用以决定结构的走向或一计算 系统的使用。首先是物理的隔间方法，决定计算系统的硬件组件在次系统板中 如何被分隔配置。扩充卡及开关板的使用亦为常见的。另一则为在这些次系统 板间的连接形式。硬件组件的物理隔间方法及次系统板的连接形式皆影响着散 热的执行及硬件的稳定。虽然理论上较多的次系统板分隔开来，将会有较高度 的系统弹性。然而物理分隔仍然受限于实际的硬件功能。机壳隔间需要提供空间以容纳这些板及卡，具有依据可安装或可使用的开 口，并同时产生内部通道已允许板、卡、甚至电缆线间的联系。此外，散热设 计在整体上亦为一重要的需求。如图1A及图1B所示，在一丛集系统机壳IO中的前端设置复数主板(母板) 11。机壳10被分隔为一主板隔间P10、 一风扇隔间Pll、 一电源隔间P12及一
预备隔间P13。机壳10中后端之下半部(电源隔间P12)设置一个或多个电源 供应器12，其具有专用风扇；然而，电源供应器，在下方之电源供应器仍为主 要气流之阻碍，该主要气流产生自在上方的数个主要风扇13。由于气流必须透 过小风扇通过电源供应器12，透过电源供应器之流动率常小于主要风扇13。因 此，处理器110设置于主板隔间P10的上部。在此简单系统中，主板ll可透过 主板隔间P10之前侧向内/向外滑动，故其仅在前侧可使用或可安装。通常主板 隔间PIO已预定取出孔或开口以让使用者手触及内部。图2A及图2B为一八路系统，其具有二堆栈主板隔间P20、 P21;四风扇隔 间P22; —硬盘隔间P23及一电源隔间P24。具专用系统内存211之四处理器210 设置于二堆栈处理器板21之每一个上。在二处理器板21之间，二系统总线卡 22透过连接器212用以板对板连接。此类的系统因为其硬件架构，明显的为上 侧可使用或可安装的。工程师必须自主板隔间P20移去上方处理器板21以拔取 下方之处理器板21及在主板21间(？原文似f冇误？)中二系统总线卡22。图3A及图3B显示另一八路系统3，其包含设置于基板32上之四个双处理 器卡3h透过数边缘连接器34与基板32接合之一输入/输出板33。此相同的 机壳隔间架构包含一处理器隔间P31、 一输入/输出隔间P32、 二风扇隔间P33、 一硬盘隔间P34及一电源隔间P35。四处理器卡31中每一个皆两两相对，并具 有一个或多个风扇35设置在四处理器卡的每一对间。扩充卡331、输入/输出器 332及桥式芯片333位于输入/输出板33上。散热问题在此类「平面」系统为风 扇35尺寸相对较小，需要高转速以有效带走热量。然而，风扇速度较高会产生 较多噪音。此外，虽然此系统整体上具有二或三可使用/可安装侧边(二长边及 上侧)，散热、可安装及稳定性问题在额外的功能卡(图中未示)增加于系统架 构中时将仍发生。当有大量扩充卡或功能卡的需求时，机壳隔间将变的较为复杂。如果额外 的功能卡安排于机壳之长的方向(接着双处理器板31之方向)，系统将需要有 一额外的隔间，并具有一异常的平面、长的结构。此外，有效散热的气流路径 将会过长。如果额外功能卡被安排于宽之方向(平行于扩充卡331)，在输入/ 输出板33上之线路长度将会过长以符合总线通讯需求。加上如硬盘等障碍单元 的安排，结构将变的非常复杂。
发明内容因此，本发明基本上提供一理想的机壳隔间架构予像丛集系统之一多处理 器系统。在本发明之一实施例中， 一机壳之隔间架构以设置一多处理器系统主要包
含一节点隔间、 一扩充隔间及一功能隔间。节点隔间位于机壳之中段部位，用 以容纳垂直纵向设置之复数处理器板。扩充隔间位于节点隔间之后，以容纳垂 直纵向设置之复数扩充板。以及功能隔间位于机壳前段部位，较低于节点隔间 以及扩充隔间，以容纳由下向上垂直纵向设置之复数功能卡。在本发明的实施例中，多处理器系统之一底板面朝上并设置于节点隔间及 扩充隔间上，以允许处理器板及扩充卡连结于其上。此外， 一功能板面朝下， 设置与底板前缘边对边相连接，以允许功能卡向下纵向设置于功能板之底面上。在本发明之实施例中，节点隔间越过而达到功能隔间之上方。在本发明之实施例中，此架构更包含一主要空间及一次要空间，分别提供 一专用气流；其中主要空间包含节点隔间及扩充隔间，而次要空间包含功能隔 间。在一些例子中，主要空间更包含一主要风扇隔间，位于节点隔间前方，以 容纳一个或多个主要系统风扇。主要空间可更包含一储存隔间，位于节点隔间 之后并在扩充隔间上方，以容纳数硬盘。另一方面来说，次要隔间可更包含一 次要风扇隔间，位于功能隔间之后，以容纳一个或多个辅助系统风扇。在某些 状况下，次要空间可更包含一电源隔间，位于次要风扇隔间之后，以容纳一些 电源供应器。为对本发明的目的、构造特征及其功能有进一步的了解，兹配合附图详细 说明如下
图1A为先前技术中一丛集系统之硬件架构之示意图 图1B为依图1A之一机壳隔间架构之示意2A为先前技术中一八路系统之硬件架构之示意图 图2B为依图2A之一机壳隔间架构之示意图 图3A为先前技术中另一八路系统之硬件架构之示意图 图3B为依图3A之一机壳隔间架构之示意4A为本发明之一多处理器系统之机壳隔间架构之一实施例之示意图 图4B为依图4A之一机壳隔间架构之示意5A为本发明之一机壳隔间架构之机壳隔间架构之一实施例之示意5B为依图5A之一机壳隔间架构之示意图
具体实施方式为达到一多处理器系统之明显可使用、可安装及散热能力，依本发明提供 在一些硬件限制下之以隔间为目的之机壳设计。请参阅图4A及图4B。依照本发明之一实施例， 一机壳40之隔间架构主要 包含一节点隔间P411、 一扩充隔间P412及一功能隔间P421。此隔间架构被专 门设计予显示于图4B之具复数板及许多卡之一多处理器系统。此所称之「隔间」 系指定义为一机壳之内部空间，且不具有操作结构上之限制。多处理器系统主要包含一机壳40、 一底板41、复数处理器板42、复数扩充 卡43、 一功能板44及复数功能卡45、 46。此外，节点隔间P411位于机壳40之中段部位，以容纳垂直纵向设置之处 理器板42。扩充隔间P412位于节点隔间P411之后，用以容纳垂直纵向设置之 扩充板。以及功能隔间P421位于机壳40之前段部位，并较低于节点隔间以及 扩充隔间。功能隔间P421主要容纳由下向上垂直纵向设置之功能卡45、 46。为方便说明，机壳40之物理结构在图中被省略。机壳40包含必要的架构 或机箱以提供稳定的机械支撑予底板41、处理器板42、扩充卡43、功能板44、 功能卡45、 46及其他电子配件，亦即所谓的隔间。为提供多向的配置或可使用， 必要的开口及相关的滑动模块也己预先决定予机壳40。底板41水平设置于机壳40之后方较低部位并面朝上。即底板41位于节点 隔间P411及扩充隔间P412之上。底板41主要包含复数系统连接器410 (例如 FCI Airmax连接器)在其前段部位以与在节点隔间P411中之处理器板42连结。 复数前缘连接器411 (例如FCI Airmax连接器)位于底板41底之前缘，用以 边对边连接底面41及功能板44。在另-方面，底面41是与功能卡44边对边相 连接。在底板41后段部位设置复数扩充连接器412 (例如PC I-Express连接器) 以在扩充隔间P412内允许扩充卡43插入其中。在本实施例中，底板41基本上 为整个硬件系统的主体。几乎每一其他的单元或模块皆直接或间接连接于底板 41。底板41之使用方向可为侧边(左或右)或后侧。其首先被设置于机壳40 内并最后成为可用的。在某些情况下，底板41可设置于一滑动盘上以利于配置。此外，节点隔间P411可超过而达到功能隔间P421之上方。即底板41可为 较短的，并使部分处理器板42超过底板41之前缘而达到开关板44之上方。此 设计将縮短节点隔间P411或底板41之长度并保留空间予功能板44或功能隔间 P421，因此实现一理想空间安排及一紧密的架构。在节点隔间P411中，每一处理器板42主要包含二处理器420、二内存421、
一桥式芯片423 (例如北桥芯片或南桥芯片)及一基板管理控制器424 (BMC， Baseboard Management Controller)。数个底缘连接器425 (例如FCI Airmax 连接器)设置于处理器板42之底缘，以连接系统连接器41Q，并垂直坐落于底 板41上。处理器板42可从上侧装配/卸除或具可使用或可安装性。某些滑动盘 模块(图中未示)可被用于每一处理器板42。在某些情况中，此五个处理器板 运作如同一主节点及四运算节点。基本上，在扩充隔间P412中，扩充卡43设置平行于处理器板42。在本实 施力中这些扩充卡43可由上侧或后侧可使用或可安装性的加以配置。在一些情 况中，扩充卡为网络卡(例如无线网卡或以太卡)、声卡或绘图卡。扩充卡可能 插入扩充连接器412于设置底板41进入机壳40前。在节点隔间P411及功能隔间P421间，功能板44面朝下设置，并透过位于 其后缘底面之后缘连接器441 (如FCI Airmax连接器)连接于底板之前缘连接 器411 。复数功能连接器442亦被设置于功能板44之底面以连接复数功能卡45、 46。受到连接方向的限制，功能板44从前方可使用或可安装性的配置。在功能隔间P421中，功能卡45、 46设置平行于处理器板42或扩充板43。 在本实施例中，功能卡45、 46可从底侧可使用或可安装性的配置。在一些情况， 功能卡为网络卡(例如无线网卡或以太卡)、声卡或绘图卡。当然功能卡45、 46 可插入功能连接器442于连接功能板44及底板41之前。如上所揭露之机壳隔间架构提供一多向、具可使用即可安装性予一多处理 器系统。此架构可需要一散热系统以提供两气流； 一予节点隔间P411及扩充隔 间P412，另一予功能隔间P421。如果功能隔间P421位于节点隔间P411之前(隔间之次序为功能一节点一 扩充)，即功能板44面朝上设置，功能卡45、 46垂直纵向座落，整体之长度将 太长以有效的散热。同时，倘若功能隔间P421位于扩充隔间P412之后(隔间次序为节点一扩 充一功能)，即功能板44设置于紧邻底板41后缘，在处理器板42及功能卡45、 46间之通讯路径将太长以执行高速数据传输速度的需求；此架构也具有整体长 度过长及散热问题。如果功能隔间P421位于紧邻节点隔间P411之一侧边(左侧或右侧)，即功 能板44设置紧邻底板41之一侧边，并使功能卡45、 46成一直线水平于扩充卡 43，通讯路径可不会过长。但散热解决对功能板44及功能卡45、 46将是困难 的。理论上，额外的风扇将需要专用提供散热气流予功能隔间P421。此外，其 他模块或单元的安排，例如硬盘或电源供应器可能成为功能卡45、 46的散热障碍。如果隔间维持相同但功能板44及底板41连结如同一板，此系统将因无法允许功能卡变更项目而缺乏弹性。因此，此所揭露之隔间机壳以及整个系统之方法亦提供一达到硬件性能、 具可使用、弹性及散热能力之理想架构。请参阅图5A及图5B，为本发明之另一实施例，针对一完整多处理器系统提 供一理想的架构。其主要单元维持如图4A及图4B所示，包含具有底板41、处 理器板42、扩充卡43、功能板44及功能卡45、 46之节点隔间P411、扩充隔间 P412及功能隔间P421。此呈现的架构包含具有专用散热气流的二空间。 一主要空间P41位于上方， 其包含一主要风扇隔间P413、节点隔间P412、储存隔间P414及扩充隔间P412。 节点隔间P411主要位于主要空间P41之中段部位。主要风扇隔间P413位于节 点隔间P411前方，以容纳系统风扇470。储存隔间P414位于节点隔间P411之 后，并在扩充隔间P412之上方，以容纳复数硬盘49。一次要空间P42位于下方(或位于主要空间之上)，包含功能隔间P421、次 要风扇隔间P422及电源隔间P423。功能隔间P421主要位于次要空间P42之前 段部位。次要风扇隔间P422位于功能隔间P421之后，以容纳辅助系统风扇471。 又电源隔间P423位于次要风扇隔间P422之后，以容纳复数电源供应器48。二气流之一由主要风扇隔间P413中之主要系统风扇470产生，并通过主要 空间P41之每一隔间。另一气流由次要风扇隔间P422中之辅助系统风扇471所 产生，并通过次要空间P42之每一隔间。至于相关的硬件配置，主要系统风扇470之选择可为一较大尺寸之风扇、 或四较小之风扇；可设置于底板41之前方及功能板44之上方。 一个或多个系 统风扇470可由上侧或侧边可使用或可被配置的配置。复数硬盘49可安装于扩充卡43之上方，并可保留足够的空间在硬盘49之 下以供上方气流流通。在某种情况下，无须保留空间因扩充卡43是主要的热源。 处理器420可设置于处理器板42之较低部位以与前述之预留空间及/或扩充卡 43排列成一直线。^€盘49亦可从上侧或后侧可使用或可安装的配置。辅助系统风扇471 (可能具有较小尺寸)设置在底板41之下方，并位于功 能卡45、 46及电源供应器48之间。如果功能卡45、 46及扩充卡43产生不同 量的热，该些产生较多热的卡可被安排于上方气流通道中，即主要空间P41。具 有专用风扇之复数电源供应器48可安装于底板41后段部位之下。如果功能卡 45、 46产生较少的热度，电源供应器之专用风扇及较小的辅助系统风扇将提供
足够的气流。辅助系统风扇471可从底侧或侧边可使用或可安装的配置。关于电源供应 器48，通常后侧已足供其设置。总之，图5A及图5B显示具双路径冷却之一隔间架构，符合一多处理器系 统的硬件架构。此不仅提供弹性、可使用及可安装性，且亦达到一理想散热能 力。
权利要求
1.一种机壳隔间架构，用以设置一多处理器系统，包含一主要空间，包含一节点隔间及一扩充隔间，该节点隔间位于该主要空间之中段部位，以容纳垂直纵向设置之复数处理器板，该扩充隔间位于该节点隔间之后，以容纳垂直纵向设置之复数扩充板；及一次要空间，位于主要空间之下，包含一功能隔间，该功能隔间位于该次要空间之前段，以容纳由上而下垂直纵向设置之复数功能卡。
2. 如请求项1之机壳隔间架构，其特征在于该多处理器系统之一底板面朝上， 并设置于该节点隔间及该扩充隔间下方，以供该处理器板及该扩充卡连接于 其上。
3. 如请求项2之机壳隔间架构，其特征在于一功能板面朝下，设置与该底板前 缘边对边相连接，以供该功能卡在该功能板之底面向下纵向设置。
4. 如请求项1之机壳隔间架构，其特征在于该节点隔间超出而达到该功能隔间之上方。
5. 如请求项1之机壳隔间架构，其特征在于该主要空间具有一专用气流。
6. 如请求项l之机壳隔间架构，其特征在于该次要空间亦具有另一专用气流。
7. 如请求项1之机壳隔间架构，其特征在于该主要空间更包含一主要风扇隔间， 位于该节点隔间之正前方，以容纳至少一主要系统风扇。
8. 如请求项1之机壳隔间架构，其特征在于该主要空间更包含一储存隔间，位 于该节点隔间之后，并于该扩充隔间上方，以容纳复数硬盘。
9. 如请求项1之机壳隔间架构，其特征在于该次要空间更包含一次要风扇隔间， 位于该功能隔间之后，以容纳至少一辅助系统风扇。
10. 如请求项9之机壳隔间架构，其特征在于该次要空间更包含一电源隔间，位 于该次要风扇隔间之后，以容纳复数电源供应器。
全文摘要
本发明针对一多处理器系统之机壳，提供符合弹性、可使用性及可安装性之机壳隔间架构。此机壳隔间架构主要包含一节点隔间，一扩充隔间及一功能隔间。节点隔间位于机壳之中段部位，主要用以容纳垂直纵向设置之复数处理器板；扩充隔间位于节点隔间之后侧，主要用可容纳垂直纵向设置之复数扩充板；及功能隔间，位于机壳前段部位并低于节点隔间及扩充隔间，主要用以容纳由下而上垂直纵向设置之复数功能卡。
文档编号G06F1/18GK101126949SQ20071009629
公开日2008年2月20日 申请日期2007年4月10日 优先权日2006年8月16日
发明者平井智则, 宠 李, 钟志明 申请人:泰安电脑科技(上海)有限公司;泰安电脑科技股份有限公司